[發明專利]一種模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910056241.0
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109570464B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王萬林;錢海瑞;呂培生;張凱旋;翟冰鈺;路程;朱晨陽
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22D11/14
• 分類號: B22D11/14;B22D11/124;B22D11/22;G01N25/02;G01N25/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

1.一種模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，包括爐體、設置于爐體內的熔煉坩堝、控制熔煉坩堝加熱溫度的溫控系統、位于熔煉坩堝上方的冷卻基體以及控制冷卻基體升降以從爐體外插入爐體內的升降機構，其特征在于：

所述冷卻基體的底端內凹形成有用于模擬薄帶連鑄結晶輥輥縫的條形孔，所述條形孔兩長邊所在的側壁內埋設有與溫度采集系統連接的熱電偶以及通有冷卻介質的冷卻液管道；

所述條形孔的底端通過密封件密封，所述條形孔內的氣壓被排空至真空，所述密封件在所述冷卻基體插入所述坩堝后在鋼水高溫下能夠熔化揮發以使鋼水進入所述條形孔內。

2.根據權利要求1所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，其特征在于：所述爐體位于熔煉坩堝的上方設有開口，所述開口上設有可啟閉的蓋體，所述冷卻基體經所述開口進入所述爐體內。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述冷卻液管道在所述側壁內呈蛇形布設，埋藏在所述側壁內的熱電偶沿條形孔深度方向均布。

4.根據權利要求1所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，其特征在于：所述密封件的材質為石蠟、瓊脂、ABS樹脂或聚苯乙烯樹脂。

5.根據權利要求1所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，其特征在于：所述升降機構采用電動控制的卷揚機或電動控制的絲桿機構。

6.根據權利要求1所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，其特征在于：所述溫控系統包括貫穿安裝在感應爐爐體壁面上且朝向所述熔煉坩堝的紅外測溫計以及與紅外測溫計電性連接的PID控制裝置，所述PID控制裝置與所述感應熔煉線圈電性連接。

7.根據權利要求1所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，其特征在于：還包括氣氛控制系統，所述氣氛控制系統包括真空泵及裝有保護氣體的氣瓶，所述爐體上設有進氣閥和出氣閥，所述氣瓶通過管道與所述進氣閥對接，所述真空泵通過抽氣管與所述爐體連通。

8.根據權利要求1所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，其特征在于：在爐體上還設有用于測量爐體內氧分壓的氧分壓測量儀。

9.根據權利要求1所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，其特征在于：還包括設置于爐體外對冷卻基體表面進行噴水冷卻的噴頭。

10.一種模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的方法，其特征在于，采用權利要求1-9任一項所述的模擬薄帶連鑄結晶器初始凝固的裝置，包括如下步驟：

步驟一：打開爐體，將一定量金屬放置于熔煉坩堝中，封閉爐體，開啟真空泵對爐體抽真空，隨后向爐體內充入惰性氣體；

步驟二：感應熔煉線圈通電，溫度控制系統實時接收坩堝內的溫度反饋信號進而調節感應熔煉線圈加熱功率，實現金屬融化；

步驟三：將冷卻基體通過升降機構快速向下插入爐體內并浸入鋼水內一定深度，密封件在鋼水的高溫作用下熔化，鋼水在負壓作用下快速吸入條形孔內，通過鋼水在條形孔內的相對運動來模擬實際生產中熔池內鋼水與旋轉結晶輥的相對運動，與此同時進入條形孔內的鋼水在冷卻基體的激冷作用下快速凝固成坯殼，當冷卻基體在鋼水內的停留時間達到設定時間時，將冷卻基體從坩堝內快速抽離至爐體外，熱電偶測量的溫度數據通過溫度采集系統傳輸至計算機單元，經Beck反算法計算得到形核凝固過程中的熱流值；

步驟四：通過噴頭對冷卻基體進行噴水，使之快速降溫，以模擬生產現場工藝，之后取下條形孔內的坯殼，留作后續分析研究。